章末测试卷(2)气体、固体和液体-【百汇大课堂·高中学习测试卷】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

章末测试卷（二） 气体、固体和液体 (时间：60分钟满分：100分) 一、选择题（本大题共10小愿，共40分。1~6题为单 4.(2023·江苏，3)如图所示，密闭容器内一定质量的理 选题，7~10题为多选题) 想气体由状态A变化到状态B.该过程中( 1.下列说法正确的是 A.布朗运动是悬浮在液体中的固体分子所做的无规 则运动 B.多晶体没有固定的熔点 A气体分子数密度增大 家 C.液晶的光学性质具有各向异性 B.气体分子的平均动能增大 D.由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的 C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力 距离，故液体表面存在表面张力 减小 2.如图所示，两端封闭的等臂U形管中，两边的空气柱 D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数 a和b被水银柱隔开，当U形管竖直放置时，两空气 到 减小 柱的长度差为H。现在将该U形管平放，使两臂处 蓝 5.喷雾器装了药液后，上方空气的体积是1.5L,然后 于同一个水平面上，稳定后两空气柱的长度差为L。 用打气筒缓慢地向药液上方打气，如图所示。打气过 长 若温度不变，则L和H的大小关系为 程中温度保持不变，每次打进1atm的空气250cm, 要使喷雾器里的压强达到四个标准大气压，则打气筒 应打的次数是 七出 盏 A.L>H B.L<H C.L=H D.无法判断 3.如图所示，开口向下并插入水银槽中的粗细均匀的玻 A.15 B.18 璃管内封闭着长为H的空气柱，管内水银面高出水 C.20 D.25 银槽h。现将玻璃管缓慢竖直向上移动，则( 6.如图甲、乙所示，规格相同的容器装了相同质量的纯 馨 净水，用不同的加热器加热，忽略散热，得到图丙所示 的水温与时间的关系图线，则 加热 加热 A.H和h都变大 B.H变大，h不变 器1 器2 C.H变小，h变大 D.H变大，h变小 81 温度代 C.能测量的最高温度为327℃ 30 D.环境温度升高时，弹簧的长度将变短 10 9.一定质量的理想气体，从图中A状态开始，经历了 00 2 3时间/min B,C状态，最后到D状态，下列说法中正确的是 丙 A.乙中温度计的示数为32℃ B.加热相同的时间，两杯水吸收的热量相同 C.吸收相同的热量，甲杯中的水升温比乙杯中的 水多 D.甲杯中的水加热2min与乙杯中的水加热3min A.A→B温度升高，体积不变 吸收的热量相同 B.B→C压强不变，体积变小 7.分子动理论以及固体、液体的性质是热学的重要内 C.CD压强变小，体积变小 容。下列说法正确的是 () D.B状态时气体温度最高，C状态时气体体积最小 A.用吸管将牛奶吸入口中是利用了毛细现象 10.如图所示，a、b是航天员在“天宫一号”目标飞行器 B.同温度的氧气和氢气，它们的分子平均动能相等 内做水球实验时水球中形成的气泡，a、b两气泡温 C,荷叶上的小露珠呈球形是由于液体表面张力 度相同且α的体积大。气泡内的气体可视为理想气 D.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向 体，则下列说法正确的是 () 异性的特点 8.如图所示为一巨型温度计的结构原理图，利用汽缸底 水球 ① 部高度变化反映温度变化。质量为10kg的导热汽 缸内密封一定质量的理想气体，汽缸内横截面积为 A.水球呈球形是表面张力作用的结果 100cm,活塞与汽缸壁间无摩擦且不漏气。环境温 B.此时水球内的水分子之间只有引力 度为27℃时，活塞刚好位于汽缸正中间，整个装置静 C.a内气体的分子平均动能比b的大 止。已知大气压强为1.0×10Pa,重力加速度g取 D.在水球表面滴一小滴红墨水，若水球未破，最后 10m/s2。则 水球将呈红色 二、实验题（本大题共2小题，共15分） 0.5 11.(6分)下图是探究气体等温变化规律的简易装置 刻度表 图，表中是某小组的数据。 注射器 传感器 A.刻度表的刻度是不均匀的 B.环境温度为27℃时，缸内气体的压强为1.1× 数据采集器 计算机 105Pa 82 序号 V/mL p/(10 Pa) pV/(1o5Pa·ml) (「)升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压 2 20 1.0010 20.02 强不变，求气体温度升至27℃时舱内气体的密度； 2 18 1.1145 20.06 (Ⅱ)保持温度27℃不变，再释放出舱内部分气体使 3 16 1.3128 21.00 舱内压强降至1.0个大气压，求此时舱内气体的 14 1.5036 21.05 密度。 5 12 1.7783 21.34 (1)若要研究p、V之间的关系，绘制图像时应选用 (选填“pV”或“p号作为坐 标系。 (2)分析数据发现，V的值越来越大，可能的原因 是 12.(9分)下图是一种研究气球的体积和压强的变化规 律的装置。将气球、压强传感器和大型注射器用T 形管连通。初始时认为气球内无空气，注射器内气 体体积为V。,压强为p。T形管与传感器内少量气 体体积可忽略不计。缓慢推动注射器，保持温度不 14.(2024·广东清远模拟预测)如图所示为水银汲取原 变，装置密封良好。 理图。在圆柱形容器中装有一定量的水银，将两端 大型注射器 开口、中问有一活塞的圆柱形玻璃管一端缓慢浸入 水银中。待第一次稳定时玻璃管中液面比容器中的 压强传感器 气球 甲 液面低h。=5cm,活塞与玻璃管中液面相距H= (1)该装置可用于 定律的验证。（填 7.5cm,玻璃管下沿未与容器底接触。已知活塞质 写气体实验定律名称) 量m=0.5kg,外界大气压强p。=75cmHg,圆柱形 (2)将注射器内气体部分推入气球，读出此时注射器 容器的横截面积是玻璃管的2倍，重力加速度g= 内剩余气体的体积为号。，压强传感器读数为， 10m/s2。现用力F缓慢拉动活塞，待第二次稳定 时，玻璃管与容器中的液面等高，外界温度保持不 则此时气球体积为 变，不计活塞与玻璃管间的摩擦，求： 三、计算题（本大题共3小题，共45分） 13.(14分)[2023·全国甲，33(2)]一高压舱内气体的 压强为1.2个大气压，温度为17℃，密度为 1.46kg/m3。 83 (1)第一次稳定状态时，玻璃管中封闭气体的压 25 活塞A 强p1: (2)第二次稳定状态时，力F的大小： 活寨B (3)两次稳定状态下，活塞往上移动的距离h。 (1)第一次将该装置放在水下，稳定后活塞A相对 汽缸M移动了片，求此处水深A: (2)第二次将该装置放在水下，稳定后活塞A相对 光缸M移动了品，求此处水深： (3)第三次将该装置放在水下60m深处，求稳定后 活塞B相对汽缸N移动的距离d。 碳 15.(17分)如图所示为某同学设计的一款测量水深的 装置。两汽缸M、N通过容积可忽略的细管连通， 汽缸M上方开口，汽缸N上方封闭，两汽缸的横截 面积分别为2S和S;两密闭良好的轻薄活塞A、B 距汽缸底部的距离均为L,M中气体压强为。，N 中气体压强为4P。使用时将装置置入深水中，根 据测量活塞相对汽缸的位置可测出水深。已知汽 缸、活塞导热良好，不计一切摩擦，汽缸内气体可视 为理想气体，外界大气压强为p(p。相当于10m 高的水柱产生的压强，L《10m),忽略水的温度 变化。 -84-V_2×10-1 子直径为：d=9-3X10m*7X100m. 由题意可知E=Ep十EL 1 (4)实验时观察到，油膜的形状会先扩张再收缩一些，原因是 且E=2mu2,F=mg 油酸酒精溶液中的酒精溶于水中。 联立解得F=2(E-E) 13.答案：6.02×10个 解析：方案1把教室里的空气分子看成是一个个紧挨在一起 章末测试卷（二）气体、固体和液体 的，没有考患空气分子之间的空腺，不符合实际情况。通常 1.C解析：布朗运动是悬浮在液体中的微粒所做的无规则运 情况下气体分子间距离的数量级为109m,因此气体分子本 动，A错误：多晶体有固定的熔点，B错误：液品的光学性质具 身的体积只占气体分子所占据空问的校小的一部分，常常可 有各向异性，C正确：由于液体表面分子间距离大于液体内部 以忽略其大小，方案1错误。方案2的计算方法是正确的， 分子间的距离，故液体表面存在表面张力，D错误。 根据方案2计算结果如下： 2.A解析：假设U形管平放后两部分气体的体积不变，即L和 -货-2×a2X10 H的大小相等。在竖直状态时可以判断出左侧空气柱压强比 右侧空气柱压强大，若温度不变，两端的空气柱体积不变，则 =6.02×10(个)。 压强也不变，此时水银柱会在两个大小不等的压强作用下移 14.答案：(1)4.8×10-6kg(2)6.5×104kg(3)1.4× 动，即原来长的空气柱变长，原来短的空气柱变短，则可知L 102个 >H,故A正确。 解析：(1)空气分子的平均质量为 3.A解析：设管内水银面高度h不变，则此时管内气柱长度H M29×10-3 m。=-6.0X10kg*48X100kg。 变大。气体在该过程中做等温变化，对管内气体由玻意耳定 律有pHS=p'H'S,可知管内气体压强减小，水银柱将在压强 0.5 (2)-瓶纯净空气的物质的量为n一2.4m0l. 差的作用下向上移动，h变大.对液柱进行受力分析有p=p。 一Pgh,液柱上升后，h增大、p。不变，则可知此时管内气体压 则瓶中气体的质量为 强p减小，再由玻意耳定律可知，管内气体体积增大，气柱长 n=aM=82×29x10-8 度H变大。 4.B解析：AB的反向延长线过坐标原点，说明气体经历的是 ≈6.5×104kg。 等容变化，体积不凌，则气体分子数密度不变，故A错误：理想 (3)分子数为N=m=6.5X10 m。48X10霸个≈1.4×10个。 气体分子的平均动能只与温度有关，温度升高，则平均动能增 大，故B正确；温度升高，压强增大，所以单位时间内气体分子 15.答案：(1)当r一r。时两分子间相互作用力为0：曲线斜率绝 对单位面积器壁的作用力增大，故C蜡误；温度升高，体积不 对值的大小表示分子间作用力的大小，曲线斜率为正时，分 变，则分子热运动变剧烈，单位时间内与单位面积器壁碰撞的 子力表现为引力，曲线斜率为负时，分子力表现为斥力 气体分子数增多，故D错误。 (2)见解析 5.B解析：把打进容器内的气体当作整体的一部分，气体质量 解析：(1)分子力包括分子引力和分子斥力，这两个力的合力 仍然不变。初始气体压强为p。,末态气体压强为4中。，压强增 就是分子间的相互作用力，有F=F后一F到 根据能量守恒，分子势能的减少量等于分子作用力做的功， 为4倍，温度不变，体积必然压缩为子，说明初始体积为6L, 即一△E。=F△ 包括补充的气体和容器中本来就有的气体，这两部分和为 (1.5十0.25m)L=6L,即n=18,B正确. 图像斜率为k=上=一F △r 6.D解析：由题图乙知，温度计的分度值为1℃，温度计显示的 由图像可知，r=T。时，分子势能最小：当r<r。时，分子势能 温度为37℃，A错误：两杯水的质量相同，相同时问内升高的 随r的增大而减小，作用力表现为斥力，此时图像斜率为负； 温度不同，根据图丙可知，相同时间内两杯水吸收的热量不 同，B错误：两杯中水的质量相同，根据图丙可知，吸收相同的 当>r。时，分子势能随r的增大而增大，作用力表现为引 熟量，两杯水升高的温度相同，C错误：根据题图丙可知，甲杯 力，此时图像斜率为正：当r=r。时，分子间作用力为零，此 中的水加热2min与乙杯中的水加热3min升高的温度相同， 时图像斜率为零。根据上述分析知，曲线斜率绝对值的大小 又因为两杯水的质量相同，两杯水吸收的热量相同，D正确。 表示分子问作用力的大小，曲线斜率为正时，分子力表现为 7.BCD解析：用吸管将牛奶吸入口中是利用了气体的压强，不 引力，曲线斜率为负时，分子力表现为斥力。 是毛细现象，A错误：温度是分子平均动能的标志，B正确；液 (2)由于分子做的是匀速圆周运动，分子作用力应表现为引 体表面的分子分布比液体内部的分子分布稀疏，存在表面张 力，此时分子的加速度最大，即分子力最大，故在E。T图像 力，荷叶上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，C正 上，r1在r。右边曲线斜率最大的点上，如图所示。 确：液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相 似具有各向异性，彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具 有各向异性的特点，D正确。 8.BC解析：当活塞位于汽缸的最下端时，温度最高，设此时缸 内气体温度为Tz,缸内气体做等压变化，由盖-吕萨克定律可 ·30· 得宁-告甲T-_27+2X15-60K,则能测 13.答案：(1)1.41kg/m(i)1.18kg/m V 解析：(1)设高压舱容积为V。,以全部气体为研究对象，发生 等压变化，有 量的最高温度为600K,即327℃；气体的体积随温度均匀变 V。V 化，又有△V=S·△L,可知刻度表的刻度是均匀的，选项A T。T 错误，C正确。环境温度为27℃时，以汽缸为研究对象（不包 PoVo=PIVi 含活塞)，对汽缸受力分析，由平衡条件可得1S=Mg十 联立解得 pS,代入数据解得缸内气体的压强为p1-1.1×103Pa,选项 B正确。环境温度升高时，弹簧弹力不变，弹簧的长度不变， 01-e=1.46X290kg/m2≈1.41kg/m3 300 选项D错误。 (ⅱ)以第1次释放气体后舱内气体为研究对象，发生等温变 9.ABD解析：从图像直接看出A→B温 p 化，有 度升高，因为BA延长线经过原点，是 pV。=pV2 等容线，体积不变，故选项A正确；从 PiVo=p2V: 图像直接看出B+C压强不变，即BC 联立解得 是等压线，根锯兴=C可知随着湿度 =e2_1.411kg/m3≈1.18kg/m. P2 po 1.2 降低，体积变小，故选项B正确：从图像直接看出C→D温度 14.答案：(1)80cmHg 不变，即CD是等温线，压强变小，根据兴-C可知体积增 (2)5N (3)3cm 大，故选项C错误；由图像直接看出B状态时气体的温度最 解析：(1)由题意可知，第一次稳定状态时，玻璃管中封闭气 号=C得出号=号，说明-T图像的斜率越大，气 高，根据 体的压强p1大小为 p1=p0十ph0 体的体积越小，由图像得到kA=kB<kD<kc,则Va=Vg> 代入数据解得 VD>Vc,所以C状态时气体的体积最小，故选项D正确。 P1=80 cmHg 10.AD解析：水球星球形是表面张力作用的结果，A项正确： (2)第二次稳定状态时，玻璃管与容器中的液面等高，故此时 分子之间引力和斥力同时存在，B项错误：温度是衡量分子 玻璃管中封闭气体的压强P:大小为 平均动能的标准，因为两部分气体温度相同。所以气体分子 p2=p。=75cmHg 的平均动能相同，C项错误：由于分子的扩散，在水球表面谪 设活塞的横裁面积为S,对活塞受力分析，由牛顿第二定律 一小滴红墨水，若水球未破，最后水球将呈红色，D项正确。 可知 F+p,S=mg十pgS 11.答案：(1)p (2)操作过快未待气体冷却至室温就读数、 解得第二次稳定状态时，力F的大小为 室温升高等 F=5N 解析：1D由理想气体的状态方程兴=C,可知，若是适力-V (3)封闭气体的温度不变，由玻意耳定律，可得 PISH=P:SH' 作为垒标系，得到的是等温曲线：若是连力作为坐标系， 代入数据得，第二次稳定状态时玻璃管中的封闭气体的长 度为 将会得到一条延长线过坐标原点的直线，后者更方便且直 H'=8 cm 设从第一次稳定状态到第二次稳定状态，玻璃管内液面上升 观，便于分析问题，所以应选力立作为坐标系。 高度为x,因为圆柱形容器的横截面积是玻璃管的2倍，则容 (2)由理想气体状态方程-C可知，pVcT,故pV的值 器内液体液面下降x,有 x+x=5 cm 越来越大，说明气体温度升高，可能导致该问题产生的原因 解得 有操作过快或室温升高等。 x=2.5cm 12.答案：(1)玻意耳(2)，心_2W 故活塞向上移动的距离为 p13 h=H'-(H-x)=8cm-(7.5-2.5)cm=3cm 解析：(1)用DS研究在温度不变时，气体的压强随体积的变 化情况，所以该装置可用于验证玻意耳定律。 15.答案：10m(2)40m(3)号 (2)将注射器内气体部分推入气球，压强传感器读数为1，根 解析：(1)取上部汽缸中的气体作为研究对象，由玻意耳定 据孩意耳定体得p,V,=p,V,所以V=P,Y,读出此时注 律得 射器内剩余气体的体积为号，所以此时气球体积为儿 p0·L·2S=p1·2 解得p1=2po, =2 hi p13 根据p=p+0Po,可得h1=10m 31· (2)设B活塞相对汽缸N移动的距离为x1,对两部分气体分 机处的速度就增大，可加大发电的功率，故C项正确：由于水 别由玻意耳定律得 下落过程以及发电机装置都有摩擦，故该装置不可能将水库 p。L2S=p:( ·2S+x1·S） 中储存的水的机械能全部转化为电能，故D项错误。 7.CD解析：A,B都违背了热力学第二定律，都不能发生。C项 4p0·L·S=2·(L-x1)·S 中系统的势能减少了，D项中消耗了电能，所以不违背热力学 联立解得p2=5pa,可得h2=40m。 第二定律，均能发生。 (3)设A活塞恰好移动至汽缸M底增时的水深为H,此时B :8.BC解析：由题图可知，从A到B气体的体积减小，外界对气 活塞相对汽缸N移动的距离为x,则对两部分气体分别由 体做功，A错误：从A到B过程气体的温度不变，内能不变， 玻意耳定律得 根据热力学第一定律可知，气体放出热量，B正确，从B到C p。·L·2S=pa·xg·S 4p。·L·S=·(L-x2)S 拉程中兰是一个常致，气体发生的是等压变化，气体的温度降 联立餐得=片=6o,可得H=50m 低，内能减少，C正确，D错误。 9.AD解析：初始状态，p。=1×10Pa,T。=300K,经等压过 此后随着水深的增加，A话塞和B活塞的位置不再变化，故 水深60m处，稳定后活塞B相对汽缸N移动的距离 由兰-片得，-Vxat1o0-学 程，由了。 T T。 300K 。L d=x=3 气体的体积增加了原体积的弓，C错误：由热力学第一定佛 △U=W十Q知，等容过程中W=0,内能增加量△U=Q= 章末测试卷（三）热力学定律 400J,等压过程，外界对气体做负功，W'=一p(V1一V。)= 1.D解析：绳克服与金属管间的摩擦做功，使管壁内能增加，温 -了p,,内能增加量△W'=Q+W=600J-号p,V,两个 1 度升高。通过传热，乙醚的内能增大，温度升高，直至沸腾，管 塞会被冲开。管塞被冲开前管内气体内能增加，压强变大，D 过程，温度都是从300K上升到400K,内能增加量相同，△U 正确。 =W',有400J=600J-3,V,解得V=6×103m2= 1 2.B解析：由于温度是分子平均动能的标志，E=之mU,所以 6L,A,D正确；等压过程，气体对外做功|W|=200J,B错误。 在达到平衡时，它们的温度相萼，气体分子的平均动能必相 10.BC解析：如果活塞迅速下压，活塞对气体做功，气体来不及 等，B正确，D错误；因为总分子数不同，所以内能不相等，C错 散热，则由热力学第一定律可知，气体内能增加，温度升高， 误：由兴-C可知，复气的压强大，A维误。 压强增大，A错误，B正确：活塞下压后迅速反弹时，气体对 外做功，来不及吸热，气体内能减少，温度降低，气体分子的 3.C解析：因活塞和容器用良好的隔热材料制成，容器内的密 平均速率减小，但不是每个气体分子的速率都减小，有些分 闭气体与外界无热交换，Q=0,所以△U=W;但由于物体和活 子的速率可能增大，C正确，D错误。 塞碰撞时损失了一部分机械能，因此有W<Mgh十mg△h,故 11.答案：不变做负功放热 C正确。虽然W<Mgh十mg△M,但仍遵守能量守恒定律，只 解析：取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，在倒沙子 不过减少的机械能不是全部转化为密闭气体的内能，而是有 的过程中，外界对气体做正功，由于汽缸导热，缸内气体温度 一部分在碰撞时转化为活塞和物体的内能了，能的总量并未 不变，气体内能不变.外界对气体做正功，气体对活塞做负 减少。 功，根据热力学第一定律，可知W十Q=0,气体放热。 4.B解析：该物质有固定的熔点，所以是晶体：物质的内能是分 12.答案：(1)不变增大(2)350K(3)11J 子总动能与分子总势能之和，在一t2时间内，物质温度不 解析：(1)气体从状态A到状态B,由于圆筒导热良好，缓慢 变，分子的平均动能不变，吸收的热量用来增加分子间的势 推动活塞时，气体做等温变化，温度是分子平均动能大小的 能，所以分子势能随时间的增大而增大，故A错误，B正确：在 标志，则分子平均动能不变，根据paVA=p:VB,气体体积缩 ~2时间内和在1~1，时间内，物质温度不变，分子热运动 小时，压强增大，即圈筒内壁单位面积受到的压力增大。 剧烈程度不变且发生物态变化，故CD错误。 (2)气体在A状态时，对活塞受力分析可得，封闭气体压强为 5.C解析：刚开始鸡蛋放于瓶口，瓶内气体滥度大于环境温度， pA=p。-m5=1X105Pa 由于热传递，瓶内气体温度逐渐降低，分子平均动能减小，并 不是每个气体分子的动能都减小，故A错误：根据热力学第一 对这部分气体研究可得PVA-P 定律U=W十Q,瓶中气体温度降低，内能减小，瓶中气体体 Te 积减小，外界对气体做正功，则气体向外界放热，故B错误：根 代入数值解得Tc=350K。 (3)气体从状态A到状态B,外界对气体做功为W,气体内能 暑理想气体状态方程可得兴=C,瓶中气体体积减小，可知气 不变；从状态B到状态C,体积不变，外界没有对气体做功， 体压强和热力学温度的比值增大，故C正确；瓶中气体温度降 因此从状态A到状态C整个过程中，根据热力学第一定律 低，气体分子平均动能减小，分子平均速率减小，气体分子撞 有U=W+Q,代入数值解得W=11J。 击单位面积器壁的平均作用力减小，故D错误。 13.答案：(1)340K(2)10cm(3)见解析图 6.D解析：水力发电不会有污染，发电时将水的机城能转化为 解析：(1)已知p1=p。=75cmHg,T1=300K, 电能，故A,B项正确：如果仅将水落差增大，那么水流到水轮 P2=Po+10 cmHg=85 cmHg, ·32·